Solarenergie: Strom und Wärme aus der Sonne

Was ist Solarenergie eigentlich?

Der Begriff Solarenergie bezeichnet die gesamte, von der Sonne ausgesandte Energie. Sie entsteht wie in einem gigantischen Kernfusionsreaktor und wird in Form von Strahlung in alle Richtungen ausgesandt. Experten schätzen, dass die gesamte Solarenergie einer Sekunde 220-mal mehr Energie enthält, als die Menschheit seit dem Zeitalter der Industrialisierung verbraucht hat.

Trotz der Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometer kommt ein Milliardstel dieser Solarenergie auch auf der Erde an. Genau so viel, dass es uns weder zu warm, noch zu kalt wird.

Wie viel Solarenergie gibt es auf der Erde?

Generell unterliegt die Solarenergie, die auf unsere Atmosphäre trifft kaum Schwankungen. Sie wird Solarkonstante genannt und beträgt im Mittel etwa 1.367 Watt je Quadratmeter. Auf dem Weg zur Erdoberfläche wird die Leistung etwas abgeschwächt. Grund dafür sind zum Beispiel Schmutzpartikel oder Wolken, die einen Teil der Solarenergie reflektieren oder selbst absorbieren. Messungen zur Folge kommen bei klarem Himmel tatsächlich noch etwa 75 Prozent der Solarenergie auf der Erde an.

Summiert man die Erträge über ein Jahr zusammen, erhält man die sogenannte Globalstrahlung. In der Mitte Deutschlands sind das etwa 1.000 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr. Wie viel das ist, zeigt ein einfacher Vergleich: Wird ein Haus heute neu gebaut, beträgt der Energiebedarf etwa 45 Kilowattstunden je Quadratmeter seiner Wohnfläche.

Wie kann die Solarenergie im eigenen Haus genutzt werden?

Die Energie der Sonne ist nahezu unerschöpflich, kann ohne Verbrauchskosten genutzt werden und ist darüber hinaus die umweltfreundlichste Methode der Energieversorgung auf der Erde. Soll die Solarenergie technisch nutzbar gemacht werden, gibt es für typische Ein- und Mehrfamilienhäuser zum Beispiel folgende Möglichkeiten:

• Solarthermie – Wärme aus der Sonne
• Photovoltaik – Strom aus der Sonne
• Solarchitektur – Solarenergie passiv nutzen

Solarthermie für Heizung und Warmwasserbereitung

Solarthermie-Anlagen fangen die Strahlung der Sonne über Kollektoren auf und wandeln sie direkt in Wärme, die in die zentrale Heizungsanlage eingespeist werden kann. Je nachdem wie groß eine Solarthermie-Anlage geplant wird, kann die Wärme dabei zur Warmwasserbereitung oder sogar zur autarken Wärmeversorgung eines gesamten Gebäudes genutzt werden. In Abhängigkeit der Kollektor-Bauart können diese theoretisch bis zu 80 Prozent der Solarenergie in nutzbare Wärme wandeln. 

Photovoltaik für elektrische Energie aus der Sonne

Anders als bei der Solarthermie, nutzen Photovoltaik-Anlagen die Solarenergie zur Erzeugung von Strom, der zum Beispiel im eigenen Haus verbraucht oder in das öffentliche Netz eingespeist werden kann. Da sich eine Photovoltaikanlage heute erst dann richtig lohnt, wenn ein großer Teil des über die Module geernteten Stroms selbst verbraucht wird, empfiehlt sich oft der Einsatz von Stromspeichern. Diese nehmen die Energie auf, wenn sie anfällt und halten sie bis zum Bedarf im Haus vor. Abhängig von der Bauart der Photovoltaik-Module, können etwa 20 Prozent der Solarenergie technisch nutzbar gemacht werden – deutlich weniger als mit der Solarthermie. 

Solarchitektur für Wärme im eigenen Haus

Eine dritte Möglichkeit die Solarenergie im eigenen Haus zu nutzen, bietet die sogenannte Solarchitektur – also die solare Architektur. Dabei werden Gebäude so geplant, dass ein großer Teil der auftreffenden Strahlung über transparente Flächen gewonnen und in massiven Bauteilen gespeichert werden kann. Das entlastet die Heizung und hilft auch ohne zusätzliche Technik dabei, Energie zu sparen. Neben dem „Winterfall“ muss bei der Planung auch der „Sommerfall“ beachtet werden. Dabei werden entsprechende Verschattungsmöglichkeiten installiert, um ein zu starkes Aufheizen des Gebäudes zu verhindern. Das schafft nicht nur ein angenehmes Wohnklima, sondern hilft auch dabei, die Kosten der technischen Kühlung zu reduzieren.